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第 8 期 付静静，等: 纤维素基减水剂的合成与应用 ·1425·
如图 3 所示，两种减水剂 CLCSC 和木质素磺 气界面上，使气泡表面形成一层水化膜，同时带上
酸盐，随着掺量的增大，水泥的净浆流动度均增大。 与水泥颗粒相同的电荷。气泡与气泡之间，气泡与
CLCSC 在 0.2%~1%这个较窄的范围内变化非常显 水泥颗粒之间均产生静电斥力，对水泥颗粒产生隔
著，而当掺量超过 1%即达到饱和掺量，净浆流动度 离作用，从而阻止水泥颗粒凝聚。而且气泡的滚珠
不再增加，最大流动度达到 225 mm。从图中可以看 和浮托作用，也有助于新拌混凝土中水泥颗粒、骨
出，CLCSC 减水剂的净浆流动度明显优于木质素磺 料颗粒之间的相对滑动。因此，减水剂所具有的引
酸盐减水剂。这可能是因为 CLCSC 分子中含有磺酸 气隔离滚珠作用可以改善混凝土拌合物的和易性。
基、羧基和羟基共同与水泥颗粒作用的结果。
按 GB 8076-2008 [13] 测定 CLCSC 掺量为水泥质
量的 1%时 CLCSC-水-混凝土体系的减水率、泌水率
及抗压强度比，结果见表 3。如表 3 所示，减水率
达到 28.5%，泌水率达到 80%，3 d 时的抗压强度比
比较小，为基准样（未加减水剂）的 116%，但是对
混凝土后期强度影响不大，28 d 时的抗压强度比较
大，为基准样的 123%。
表 3 CLCSC 减水剂减水率、泌水率及抗压强度比测试
结果 图 4 CLCSC 的掺量与 Zeta 电位关系
Table 3 Water-reducing rate, bleeding rate and ratio of Fig. 4 Effect of additive content of CLCSC on the Zeta
compressive strength of CLCSC
potential of system
抗压强度比/%
检测项目 减水率/% 泌水率/%
3 d 28 d
高效减水剂指标 14.1 ＜90 130 120
实验结果 28.5 80 116 123
基准样 0 0 100 100
2.4 纤维素基减水剂的分散机理
本文通过测定 CLCSC-水-水泥体系的 Zeta 电
位和表面张力等表面性能，探索 CLCSC 减水剂的
分散机理。
如图 4 所示，由于 CLCSC 减水剂的加入，改
变了水泥粒子的电位。随着 CLCSC 掺量增加， 图 5 CLCSC 的质量分数与表面张力关系曲线
CLCSC-水-水泥体系的 Zeta 电位逐渐降低，绝对值 Fig. 5 Effect of mass fraction of CLCSC on the surface
逐渐增大。这是因为在 CLCSC-水-水泥体系中，水 tension of CLCSC solution
泥颗粒通过吸附 CLCSC，使颗粒表面的带电状态发 3 结论
生变化，从而改变了水泥浆体中水泥颗粒之间的相
互作用状态。其磺酸根，羧酸根吸附于水泥颗粒表 （1）利用新疆丰富的棉短绒纤维素为原料，合
面，水泥颗粒产生静电排斥作用而处于分散状态， 成了系列含羧基和磺酸基的不同取代度 CLCSC；原
其多支链的立体空间构造产生立体排斥力，两种排 料的最佳配比 n(NH 2 SO 3 H)∶n(C 4 H 4 O 3 )∶n(AGU)=
斥力的共同作用增加了对水泥的分散能力。 2∶1∶1。
分别准确称取 CLCSC 配制质量分数 1%~7%的 （2）CLCSC 溶液的低黏度特征为 CLCSC 作为
水溶液，表面张力的测定结果见图 5。 水泥减水剂提供了前提条件。且 1%掺量下水泥净浆
由图 5 可见，其临界胶束浓度约为 0.002 mol/L 流动度达到最大（225 mm），混凝土减水率达到
（质量分数 5%），对应的表面张力约为 40 mN/m， 28.5%，泌水率达到 80%，其水泥石后期（28 d）强
降低了 32 mN/m。这表明 CLCSC 减水剂具有一定 度提高明显。
的引气性 [18] ，也从侧面表明减水作用机理当中的引 （3）通过对 CLCSC 减水剂的机理研究表明，
气隔离滚珠理论对该减水剂的作用效果特别明显。 CLCSC 属于引气型减水剂，而立体排斥力和静电排
当减水剂掺入水泥净浆或者混凝土中时，其分子在 斥共同作用是造成水泥颗粒分散的一个重要原因。
固液和液气界面都有吸附，在混凝土拌合物中易形 因此，CLCSC 有望成为具有实际应用价值的混凝土
成许多微小气泡。减水剂分子定向排列在气泡的液- 高效减水剂。
